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【應(yīng)用】生物醫(yī)學(xué)包埋新選擇——使用步琦微膠囊造粒儀B-390/B-395Pro制備硫酸鹽纖維素微膠囊體
使用步琦微膠囊造粒儀
制備硫酸鹽纖維素微膠囊體
包埋應(yīng)用
”
1
簡(jiǎn)介
硫酸纖維素是一種生物相容性酯類(lèi)物質(zhì)，其微膠囊的制備是通過(guò)將聚合物溶液滴入含有合成聚陽(yáng)離子型聚二烯丙基二甲基氯化銨（合成聚陽(yáng)離子型聚DADMAC）的固定液中獲得的。兩種帶相反電荷的聚合物在界面處發(fā)生快速靜電相互作用，最終通過(guò)一步法形成機(jī)械穩(wěn)定性強(qiáng)的水凝膠膜。由于磺酸基團(tuán)間的強(qiáng)相互作用，這些微膠囊具有優(yōu)異的機(jī)械性能，且不會(huì)引發(fā)免疫反應(yīng)。此外，該膜結(jié)構(gòu)均一、孔徑分布窄，且孔徑大小可預(yù)先設(shè)定。
該技術(shù)主要用于封裝動(dòng)物細(xì)胞和干細(xì)胞，應(yīng)用于醫(yī)療和生物技術(shù)領(lǐng)域，并已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，用于人體內(nèi)細(xì)胞移植以治療多種疾病。它也可用于封裝活性藥物成分（API）。
研究目標(biāo)：旨在利用一步法工藝生產(chǎn)纖維素硫酸鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨（cellulose sulphate-polyDADMAC）微膠囊，以區(qū)別于其他需要多步操作的細(xì)胞封裝工藝（如海藻酸鹽-聚-L-賴(lài)氨酸工藝）
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儀器和實(shí)驗(yàn)材料
儀器：微膠囊造粒儀 Encapsulator B-390/B-395 Pro
配置：?jiǎn)瘟黧w噴嘴系統(tǒng)— 300 μm 單噴嘴
進(jìn)樣方式：注射泵/氣壓系統(tǒng)
均質(zhì)攪拌機(jī)
聚合物：2% （w/v）硫酸纖維素（Biorefinary，德國(guó)）
固定液：4% PolyDADMAC (分子量 35 kDa) （Biorefinary，德國(guó)）
去離子水
▲ 圖1:準(zhǔn)備聚合物
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實(shí)驗(yàn)流程和參數(shù)
從微膠囊造粒儀上拆除預(yù)過(guò)濾器。
將 2g 纖維素硫酸鈉溶于 100mL 水中。使用攪拌器將其溶解（如圖1）。靜置溶液直至澄清且內(nèi)部氣泡釋放。氣泡可以通過(guò)置于超聲波浴中或抽真空來(lái)加速去除。
將 8g 聚 DADMAC（分子量35 kDa）加入 200mL 水中，攪拌至溶解。
要包埋的材料需在纖維素硫酸鈉混合后加入溶液中。在膠囊生產(chǎn)過(guò)程中，這些材料被包裹在纖維素硫酸鈉內(nèi)芯中，而內(nèi)芯則被聚 DADMAC 膜包裹。
取用 20mL 纖維素硫酸鈉溶液。待形成穩(wěn)定的連串液滴后開(kāi)始滴入固化液（聚DADMAC）進(jìn)行生產(chǎn)（硬化），使用靜電荷分散液滴并防止碰撞。當(dāng)纖維素硫酸鈉液滴落在固化液中后，讓其硬化至少 30 分鐘（硬化計(jì)時(shí)起點(diǎn) T=0：當(dāng)最后一滴液滴落入固化液的時(shí)刻）。用大量的水清洗膠囊，以去除顆粒周?chē)赡艽嬖诘娜魏挝捶磻?yīng)的聚 DADMAC。
實(shí)驗(yàn)參數(shù) | ||
流速 | 8mL/min | |
頻率 | 400 – 600Hz | |
壓力 | 0.5bar | |
振幅 | 5 | |
電荷 | >1000V | |
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實(shí)驗(yàn)結(jié)果
▲ 圖2:將纖維素硫酸鈉液滴滴入聚DADMAC溶液中制備的硫酸纖維素聚DADMAC半水液芯微膠囊。
樣品量 | 20ml | |
產(chǎn)率 | >99% | |
形態(tài) | 球形 | |
尺寸 | 745μm | |
標(biāo)準(zhǔn)偏差 | ±2.3% | |
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實(shí)驗(yàn)結(jié)論
步琦微膠囊造粒儀 B-390 和 B-395 Pro 能夠在單步工藝中生產(chǎn)球形硫酸纖維素-聚 DADMAC 微膠囊，所生產(chǎn)的顆粒具有極窄的尺寸分布。這些膠囊也可以使用 B-395 Pro 的反應(yīng)容器在無(wú)菌條件下生產(chǎn)，用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的動(dòng)物和干細(xì)胞的包埋。
許多研究表明，與藻酸鹽-聚L -賴(lài)氨酸膠囊系統(tǒng)相比，這些類(lèi)型的膠囊系統(tǒng)功能更好，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)引發(fā)免疫反應(yīng)，并且形成更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
微膠囊造粒儀可以使用不同尺寸的噴嘴，硫酸纖維素膠囊尺寸可選擇在 400 - 2500 μm 范圍內(nèi)，膠囊尺寸也可以通過(guò)使用不同分子量的聚 DADMAC 來(lái)改變。
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參考文獻(xiàn)
Dautzenberg, H. et al. (1999). Development of cellulose sulphate-based polyelectrolyte complex microcapsules for medical applications, P. 46-63. In D. Hunkeler, et al., (Ed). Bioartifical Organs II: Technology, Medicine and Materials. New York Acad Sciences, New York (1999).
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